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高填土路基下沉的原因和預(yù)防措施
在干線公路工程的施工及通車使用一段時(shí)間后，高填土路段經(jīng)常出現(xiàn)路堤整體沉降或局部沉陷，導(dǎo)致路面破壞，從而使公路的使用性能大大降低。以下是小編整理的高填土路基下沉的原因和預(yù)防措施，歡迎閱讀。
高填土路基下沉的原因和預(yù)防措施
1、高填土路基下沉的主要原因
高填土路基下沉的主要原因有軟土地基沉陷、路基不均勻沉降、橋梁伸縮縫的跳車、橋梁涵洞兩端填土沉降、排水設(shè)施不合理或不暢通及施工不夠規(guī)范等。
1.1軟土地基沉陷
在工程施工中，針對路基軟土地段都需要進(jìn)行特殊處理，諸如舊土基屬于淤泥土、濕陷性黃土、膨脹土等，以保證公路投入使用后不產(chǎn)生明顯的沉陷。但是，因軟土的壓縮性大，在自重的作用下產(chǎn)生沉降，或處理后的軟土地基自然沉降時(shí)間不足，在通車運(yùn)營后，軟土地基繼續(xù)沉陷，導(dǎo)致路基下沉，破壞路面。
1.2路基填料不均勻和控制不嚴(yán)造成的下沉
路基是路面結(jié)構(gòu)的承載主體，承載著路面的主要荷載。其產(chǎn)生不均勻沉陷的原因主要有：首先，逐層或有些單層壓實(shí)不夠，施工人員把關(guān)不嚴(yán)，未按照規(guī)范要求施工，使得土基回彈模量降低和路基承載能力不足。其次，路基填料不均勻和控制不嚴(yán)，填筑材料密度差別較大，比如有部分填土為腐殖土、膨脹土、建筑垃圾及工業(yè)垃圾等填筑的路段，不同程度地會(huì)出現(xiàn)路基不均勻沉降。其三，構(gòu)造物兩側(cè)填土、半挖半填路基的結(jié)合部處理不當(dāng)，造成其壓實(shí)度不足，由于處理不當(dāng)而出現(xiàn)填料接縫結(jié)合部產(chǎn)生裂縫和沉降。
1.3高填方路堤施工過程中的下沉
由于施工地形復(fù)雜，有局部死角或邊緣地帶碾壓機(jī)械不容易到達(dá)并實(shí)施碾壓，從而使其下部無法壓實(shí)，滿足不了壓實(shí)要求。
1.4橋梁涵洞兩端沉降
一是由于臺(tái)背填土未分層碾壓或壓實(shí)機(jī)械的作業(yè)面狹小或是壓實(shí)不到位，通車后，引起路基的壓縮沉降。二是填筑材料不符合要求或臺(tái)背填料與臺(tái)身的剛度差別大，造成不均勻沉降。三是在橋梁、涵洞與路基結(jié)合處，常會(huì)產(chǎn)生細(xì)小縮裂縫，雨水滲入后，使路基產(chǎn)生病害，導(dǎo)致該處路基發(fā)生沉陷。四是橋梁伸縮縫在選型和施工時(shí)考慮不周和處理不當(dāng)，產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。
1.5 排水設(shè)施不合理或不暢通
由于路基的防護(hù)、排水系統(tǒng)不完善，造成水流不暢，形成水害，引起路基變形，導(dǎo)致不均勻沉陷。
2、高填土路基下沉的防治
2.1特殊地基處理
特殊地基對路基具有極大的破壞性，只要外在荷載在土基上有可能出現(xiàn)有害的過大變形和強(qiáng)度不夠等問題時(shí)，都要進(jìn)行必要的處理。一般按處理的部位可分為地基處理和路堤處理，處理的方法如下：
其一，對于路基高度不高，軟土層或淤泥層比較薄的地段，采用砂墊層、置換填土、反壓護(hù)道、拋石擠淤的方法處理，以增強(qiáng)路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性。其二，對于排水地基，根據(jù)實(shí)地情況，采用砂墊層法、袋裝沙井法、砂樁、塑料板排水法及置換填土來處理。其三，對于軟土地基或濕陷性黃土地區(qū)比較復(fù)雜的地基情況，采用墊隔土工布、碎石樁、加固土樁及強(qiáng)夯的辦法處理。其四，對于軟土路堤的處理，采用墊隔覆蓋土工布、增設(shè)土工格室、土工格柵等辦法。
作者簡介：周自林(1977一)，陜西安康人，工程師，從事公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)工作。
2.2選擇合理的路基填料與嚴(yán)格施工控制
在公路填方路堤施工中，一般情況下土方量都較大，土源多且分散，因此土質(zhì)也比較復(fù)雜，若都采用一種施工方法，施工效果很不理想。其一，細(xì)粒砂性土作為路堤填料的施工。細(xì)粒砂性土具有天然含水量低，塑性小，水分散發(fā)快，不易碾壓成型的特點(diǎn)。經(jīng)試驗(yàn)確定，一般細(xì)粒砂性土塑性指數(shù)( Ip)和液限（WL）分別為6—11和20—32。擊實(shí)試驗(yàn)表明：細(xì)粒砂性土的含水量與干密度的擊實(shí)曲線比較平緩，說明適宜壓實(shí)所需含水量的幅度較大。細(xì)粒砂性土的滲透性好，適宜雨季施工。細(xì)粒砂性土在施工過程中除了含水量對壓實(shí)的效果有較大影響外，壓實(shí)功能對壓實(shí)效果也有很大影響。試驗(yàn)表明：同一種土密度越高，施工中在保
證含水量在最佳含水量附近的情況下，如何提高壓實(shí)功能便成為一關(guān)鍵問題，經(jīng)過檢測，細(xì)粒砂性土采用這種施工方法很難保證達(dá)到規(guī)范所規(guī)定的壓實(shí)度。振動(dòng)壓路機(jī)工作時(shí)，用快速連續(xù)沖擊作用于地面，每沖擊一次對土壤產(chǎn)生一個(gè)壓力波，土壤顆粒處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)際上顆粒間的內(nèi)摩擦已被清除，在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，顆粒能找到在土體中盡可能低的位置。一般在壓實(shí)工作中，傳遞給材料的能量或壓實(shí)功是一個(gè)非常重要的參數(shù)。這個(gè)參數(shù)是表示要求達(dá)到某一最小的壓實(shí)度，每單位體積最少需要多少能量。在施工中一般振動(dòng)壓實(shí)非黏性材料比靜碾壓需要更少能量，壓實(shí)黏性土?xí)r，振動(dòng)和靜碾壓都需要較多的能量，這說明砂性土的碾壓采用振動(dòng)碾壓效果更好。經(jīng)過試驗(yàn)檢測后發(fā)現(xiàn)，由于振動(dòng)壓路機(jī)激振力的傳遞，在施工要求的25cm -層的碾壓范圍內(nèi)其壓實(shí)度并不是很高，在15cm以下的土層壓實(shí)度較高，而已填筑碾壓完成并經(jīng)檢測合格的表層以下的填土層壓實(shí)度經(jīng)重新檢測壓實(shí)度提高了5010—15010之多，并有70u/o的檢測點(diǎn)壓實(shí)度超過了100%，經(jīng)過重新標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，證實(shí)了這些數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。這表明：細(xì)粒砂性土作為路基填料時(shí)，可采用覆土碾壓。細(xì)粒砂性土用作路堤材料只要采用一定的技術(shù)措施，不但在技術(shù)上是可行的，而且有時(shí)非常經(jīng)濟(jì)，只要選擇適當(dāng)?shù)膲簩?shí)機(jī)具和施工方法，不但可以在雨季作業(yè)且施工方便、進(jìn)度快，還很容易達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。其二，黏性土作為路堤填料的施工。黏性土具有很好的塑性，其C值（土的黏聚力）很高。黏性土的含水量對黏性土的工程性質(zhì)有極大的影響。當(dāng)土從很潮濕逐漸變干時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)，土也就有不同的工程性質(zhì)。所以，控制好黏性土的含水量在最佳含水量附近時(shí)再進(jìn)行碾壓是至關(guān)重要的，在此前提下選擇合適的壓實(shí)機(jī)具，掌握適宜的碾壓遍數(shù)和碾壓速度就能達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，使路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性能達(dá)到保證。壓實(shí)以黏性土作為填料的路基，其分層碾壓厚度對壓實(shí)效果有明顯的影響，壓實(shí)厚度一般控制在25cm以內(nèi)。潮濕黏土作為路堤填方材料時(shí)，其含水量往往比最佳含水量高出許多，即使空隙率已減至最低數(shù)值，其壓實(shí)度還是不能得到保證。這時(shí)，就需要摻加部分外加劑來進(jìn)行改良，比如用石灰穩(wěn)定法是改進(jìn)高含水量黏土特性的一種方法，試驗(yàn)證明，這種材料能有效地被壓實(shí)。黏性土作為路堤填材時(shí)須準(zhǔn)確地控制含水量，需要較大的壓實(shí)功和較薄的壓實(shí)厚度，當(dāng)達(dá)到規(guī)范規(guī)定能夠的壓實(shí)度時(shí)，其強(qiáng)度較高。
2.3高填方路堤施工
高填方路堤施工，必須扎扎實(shí)實(shí)地進(jìn)行路基的填筑，尤其對原地面的處理和坡面基地的處理，在做好這些的同時(shí)，還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：一是控制最佳含水量，保證土料在最佳含水量下達(dá)到最佳壓實(shí)度。含水量大，可通過翻曬來實(shí)現(xiàn)，使其達(dá)到最佳含水量。二是摻外加劑改良。對含水量大、塑性高的土或強(qiáng)度不足的其他材料如含有大量細(xì)粒砂的砂質(zhì)土摻入石灰、水泥工業(yè)廢料或其他材料的穩(wěn)定劑，對土的性質(zhì)進(jìn)行改良，達(dá)到填土要求。三是采用不同土質(zhì)填筑路堤時(shí)，采取以下措施：層次應(yīng)盡量減少，每一結(jié)構(gòu)層總厚度不小于0.5m，不得混雜亂填，以免形成水囊或滑動(dòng)面；透水性差的土填筑在下層時(shí)，其表面做成一定的橫坡，以保證來自上層透水性填土的水分及時(shí)排出；合理安排不同土質(zhì)的層位，采用不因潮濕及冰融而變更其體積的優(yōu)良土填上層，強(qiáng)度較小的應(yīng)填在下層；在不同土質(zhì)填筑的路堤交接處應(yīng)做成斜面，并將透水性差的土填在斜面的下部。四是填土、壓實(shí)路基施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按現(xiàn)行《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》要求進(jìn)行，并應(yīng)通過試驗(yàn)路段來確定不同機(jī)具壓實(shí)不同填料的最佳含水量、適宜的松鋪厚度和相應(yīng)的碾壓遍數(shù)、最佳的機(jī)械配套和施工組織。對于路基工程施工，施工機(jī)械化水平高，嚴(yán)格分層填筑，分層碾壓密實(shí)，每層平整度、路拱達(dá)到要求，以保證路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
2.4橋頭與涵洞兩端的防治措施
由于橋涵兩側(cè)的地形條件特殊，施工難度大、易積水，導(dǎo)致填土產(chǎn)生沉降，在施工過程中，可以從以下幾方面進(jìn)行解決：一是地基處理。橋涵兩側(cè)地表雜物要清除至于凈，做好填前壓實(shí)和排水工作，使壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范值。結(jié)構(gòu)物開挖的基坑應(yīng)采用碎石類抗水性好，強(qiáng)度高的填料回填，并采用小型壓實(shí)機(jī)械或打夯機(jī)具夯壓，嚴(yán)格控制填筑和夯實(shí)質(zhì)量，結(jié)構(gòu)物如處于軟土沉降區(qū)，必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行特殊處理，宜采用粉噴樁、換填砂礫等處理臺(tái)背的方法。二是臺(tái)背填土。鑒于臺(tái)背與填料二者的物理性能差異大，若在二者之間增設(shè)一段半剛性材料，使剛?cè)崮艿玫较鄬Φ臐u變過渡，可避免臺(tái)背填料的集中沉降。如采用水泥或石灰穩(wěn)定碎石土以及石灰穩(wěn)定土等混合型填料進(jìn)行填筑，抗沉降效果較好。保證臺(tái)背填土質(zhì)量：采用無機(jī)結(jié)合料進(jìn)行填筑時(shí)，其壓實(shí)厚度不宜超過15cm，選用合理的壓實(shí)設(shè)備，保證其壓實(shí)度。臺(tái)背填土與路基銜接處應(yīng)開臺(tái)階，臺(tái)階開至路基壓實(shí)處。盡量保證臺(tái)背填土與路基同步施工，以便提高臺(tái)背填土的施工質(zhì)量并使其有一定的沉降期。三是防止水的侵入。排水、橋涵等結(jié)構(gòu)物處填土，在施工中要防止雨水流入，對已有積水溝可用水泵將其排除。對于地下水滲水，可設(shè)盲溝排出。當(dāng)不得不用非滲水土填筑時(shí)，其上應(yīng)設(shè)置橫向盲溝。
2.5完善排水設(shè)施
為了保持路基能經(jīng)常處于干燥、堅(jiān)固和穩(wěn)定狀態(tài)，必將影響路基穩(wěn)定的地面水予以攔截，并排除到路基范圍之外，防止漫流、聚積和下滲。同時(shí)，對于影響路基穩(wěn)定的地下水，應(yīng)予以截?cái)�、疏干、降低水位，并引�?dǎo)到路基范圍以外，使全線的溝渠、管道、橋涵構(gòu)成完整的排水體系。對于黃土地區(qū)的排水設(shè)施應(yīng)注意防沖、防滲以及水土保持問題。在一般路段，路基排水溝渠包括邊溝、截水溝、排水溝，要注意防滲、防沖，采取加固及防止?jié)B漏措施；黃土地區(qū)公路邊溝以采用漿砌片石加固效果較好；截水溝應(yīng)設(shè)在離塹頂邊緣以外不少于10m的地方，斷面設(shè)置宜大，溝底縱坡宜在0.5 010—2.00之間，在填挖交界處引出邊溝水時(shí)，注意出水口的加固。
3、結(jié)語
填土路基施工是路基工程中的重點(diǎn)，研究和把握好填土路基下沉的原因和預(yù)防及處理措施，就可以把可能出現(xiàn)的下沉問題處理在萌芽狀態(tài)或盡可能減少下沉，從而能夠順利通過竣工驗(yàn)收，也為通車運(yùn)營后形成良好的公路路用性能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
高填方公路路基沉降主要原因
1、設(shè)計(jì)方面的原因
�。�1）受條件限制，線路需要從山區(qū)經(jīng)過，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范提出的要求為高填方路基實(shí)施特殊設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，未能夠做好穩(wěn)定性驗(yàn)算，直接按照一般路基設(shè)計(jì)，導(dǎo)致施工中或完成后，高填方路基產(chǎn)生較大沉降，對公路正常使用造成較大影響。
�。�2）在不良地質(zhì)段進(jìn)行路基填筑，尤其是高填方路基填筑時(shí)，因地表土體密度相對較小，無法提供足夠的承載力，隨著填料數(shù)量不斷增加，土體產(chǎn)生壓縮沉降及擠壓變形現(xiàn)象，地基發(fā)生壓縮變形將導(dǎo)致路基產(chǎn)生沉降。
�。�3）若高填方填筑施工中所用填料的性質(zhì)較差，如混入劣質(zhì)土，可能使路基產(chǎn)生沉陷破壞，特別是填料中含有膨脹土?xí)r，雨水后發(fā)生膨脹軟化，風(fēng)干后產(chǎn)生收縮，自穩(wěn)性較差。在路基填筑中使用時(shí)，隨著水分不斷蒸發(fā)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮開裂現(xiàn)象，對路基造成危害。
2、施工方面的原因
（1）對填料進(jìn)行分層填筑的過程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范提出的參數(shù)進(jìn)行，若施工中隨意改變填筑分層厚度，即便能夠按照要求的壓實(shí)參數(shù)碾壓，也難以保證填筑層的壓實(shí)度。在路基達(dá)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高后，將產(chǎn)生一定程度的沉降變形，這一沉降變形是各層的累計(jì)值，受填料自身重量和荷載反復(fù)作用產(chǎn)生。
�。�2）路基施工過程中，需要按照具體施工要求備好施工機(jī)具設(shè)備，包括整平機(jī)具與碾壓機(jī)具，嚴(yán)格按照規(guī)范提出的要求執(zhí)行各項(xiàng)操作，保證碾壓的均勻性和密實(shí)性，避免路基碾壓不到位產(chǎn)生沉陷。
�。�3）路基施工中，現(xiàn)場施工人員缺乏責(zé)任心，對技術(shù)進(jìn)行管理不到位，導(dǎo)致現(xiàn)場混亂，影響工程施工質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生質(zhì)量問題與事故，對路基整體穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。
�。�4）路基排水的主要任務(wù)在于將路基范圍內(nèi)土體實(shí)際含水量減小至允許的范圍，土基實(shí)際含水量大、排水不良，將導(dǎo)致土質(zhì)變松，使強(qiáng)度減小，引起邊坡坍塌和路基沉陷等問題。
高填方公路路基沉降防治措施
1、高填方公路路基沉降治理措施
高填方路基沉降常見的治理措施有布設(shè)土工格柵和灌漿法等。布設(shè)土工格柵：使用切割機(jī)將裂縫兩側(cè)的瀝青路面對稱切除一定區(qū)域，鋪筑土工格柵（用U形鋼釘固定），然后再重鋪筑路面。適用于路面有縱向裂縫，但路基沉降變形已經(jīng)穩(wěn)定的情況。灌漿法：先將路基沉降較大區(qū)域鉆孔，將漿液通過注漿管均勻注入路堤填料和地基層孔隙中，以提高路基強(qiáng)度和壓縮模型，減小壓縮變形。適用于高填公路方路基沉降變形大，邊坡破壞嚴(yán)重的情況。
2、特殊地段高填方路基地處理
以現(xiàn)場的實(shí)際施工條件為立足點(diǎn)，經(jīng)技術(shù)分析后，制定可行的設(shè)計(jì)方案。
�。�1）若自然地面的土質(zhì)條件較好，包含承載力、含水量在內(nèi)的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)均滿足要求，則采取先清表、后填筑的施工方法，清表深度以60cm左右為宜。
�。�2）施工現(xiàn)場有雜填土層時(shí)，將該部分清理干凈，直至到達(dá)原土層為止（通常清理深度約2m），在此基礎(chǔ)上組織路基填筑作業(yè)。
（3）雜填土層的厚度達(dá)到5m以上時(shí)，考慮樁基處理方案的可行性，經(jīng)過對清表填筑與樁基處理兩種方案的對比分析后，確定合適的方案。
�。�4）施工現(xiàn)場的地下水位較高時(shí)，將影響清表施工效果，此時(shí)可采取路基淺層片塊石換填措施，此后再填筑施工。
�。�5）對于軟土、膨脹土，則分情況考慮，淺層可以采取換填片塊石的處理方法；深層的處理難度較大，可以先利用樁基礎(chǔ)予以處理，再進(jìn)一步組織路基的填筑作業(yè)。
3、路基沉降監(jiān)測
路基施工完成后，應(yīng)監(jiān)測路基結(jié)構(gòu)的沉降量及穩(wěn)定性。具體方法為，在路基結(jié)構(gòu)上設(shè)立3個(gè)或4個(gè)路基沉降的監(jiān)測點(diǎn)位，并且將點(diǎn)位之間的距離控制在200m以內(nèi)，選用全站儀、水準(zhǔn)儀等精密儀器，觀測路基結(jié)構(gòu)的標(biāo)高變化，以此得出路基結(jié)構(gòu)沉降變化及趨勢，用以為施工技術(shù)、施工方案的調(diào)整提供保障。
4、增強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控
為了更好地保障高填方路基施工技術(shù)與水平，必須建立完善的質(zhì)量管理制度與技術(shù)監(jiān)督檢查體系。
（1）在高填方路基的施工過程中，必須構(gòu)建完善的施工技術(shù)方案，從而給工程整體的運(yùn)行提供有效的技術(shù)指導(dǎo)。
�。�2）加強(qiáng)監(jiān)督與檢查高填方路基施工過程中的重要環(huán)節(jié)，重視隱蔽性的工程。必須保證所有施工工藝符合相關(guān)的規(guī)定與要求，避免出現(xiàn)不規(guī)范性操作現(xiàn)象，并且必須制訂相應(yīng)的獎(jiǎng)懲制度，以此來激勵(lì)與獎(jiǎng)勵(lì)有突出貢獻(xiàn)的項(xiàng)目部門與個(gè)人。
�。�3）對于新技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)該要不斷健全建設(shè)施工方案，大力提升施工工人的意識(shí)，制訂合理的高填方路基施工技術(shù)，從而使高填方路基的使用壽命得到有效保證，增加公路的承重效果與運(yùn)輸行業(yè)的安全性。
5、建立安全保障體系
安全保障體系作為安全施工的重要保障，在進(jìn)行高速公路軟基路段高填方路基施工時(shí)，需要成立相關(guān)安全機(jī)構(gòu)，制定安全管理規(guī)范，做到有章可循，規(guī)范管理，所有監(jiān)測人員都要認(rèn)真學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)條例及相關(guān)文件，明確安全職責(zé)，將責(zé)任落實(shí)到各個(gè)小組，強(qiáng)化安全職責(zé)。結(jié)合各項(xiàng)工作要求與項(xiàng)目特點(diǎn)制定安全監(jiān)測方案，使每一個(gè)監(jiān)管人員明確其監(jiān)管內(nèi)容，做好技術(shù)交底工作，為監(jiān)測人員與施工人員配備安全帽與安全繩等安全設(shè)備，要求施工現(xiàn)場所有人佩戴安全裝備，監(jiān)控人員不得私自操作施工機(jī)械，元器件要按照分類存放至規(guī)定位置，由專人進(jìn)行看管，如果借用相關(guān)施工材料需要嚴(yán)格按照程序辦理，監(jiān)測人員做好周圍環(huán)境監(jiān)測，有效防止自然災(zāi)害等造成安全危害。
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